在船舶建造中,药芯焊丝陶瓷衬垫单面打底焊可免除反面坡口气刨、打磨和分段翻身等工序,极大地提高了造船效率。但这种工艺时常在焊缝中心的表面产生纵向裂纹,尤其是在船体内底板,甲板等拼接焊缝结构中出现的几率更大。通过带有裂纹试样的金相分析证实了这种裂纹属于热裂纹中的结晶裂纹。根据经验,小规范焊接时一般很少产生焊接裂纹。因此本文的整体思路是在大规范焊接条件下(如焊接电流260A,焊接电压28V),寻求药芯焊丝陶瓷衬垫打底焊不会出现焊接裂纹的途径及可能性。重点研究了焊接工艺因素对该类热裂纹的影响规律。试板装配方法根据经验稍加改进,采用小尺寸试板加背面肋板拘束的方式。打底焊缝正面使用渗透探伤剂探伤,用表面裂纹率表示裂纹的数量。实验证明对裂纹率影响最大的工艺因素因素包括焊接电流、焊缝拘束度以及焊接速度等。陶瓷衬垫、药芯焊丝等焊接材料在熔化焊过程中会对打底焊缝金属的化学成分产生影响。对衬垫、衬垫熔渣以及打底焊缝正面熔渣、堆焊熔渣进行了化学成分分析,发现打底焊缝熔渣成分受衬垫的影响较小,而陶瓷衬垫与打底焊缝背面金属则有较多的元素交流。同等条件下采用钢衬垫不容易产生裂纹,正好验证了焊接材料带来的夹杂物是引起这种热裂纹的主要因素之一。分析讨论了实心焊丝与药芯焊丝,不同品牌药芯焊丝之间的抗裂性差异。陶瓷衬垫碱度可能对抗裂性产生影响。实芯焊丝的焊接速度较慢导致其裂纹率要远远小于药芯焊丝,市售的几种品牌的药芯焊丝在大规范焊接条件下的裂纹率有差异,但抗裂效果整体不理想。碱度高的陶瓷衬垫具有更优异的抗裂性。研究了药芯焊丝中S、 P、 B、Si及稀土元素对该类热裂纹的影响,配制了几组E71T-1系列药芯焊丝并进行抗裂性实验对比,对各组实验打底焊接头组织进行金相分析。发现B的含量对热裂纹的影响较大。打底焊缝中心奥氏体晶界为大量块状铁素体而且晶内针状铁素体较粗大,观察到的热裂纹大多在块状铁素体中产生并沿奥氏体晶界扩展。奥氏体晶粒内针状铁素体晶粒越粗大,出现热裂纹的倾向性就越大。